Fix end-of-job slowdown for random IO with a random map
[fio.git] / io_u.c
diff --git a/io_u.c b/io_u.c
index f27cddacf95f881792d392f7ca4097a1781e496d..5a3ca7444946751f4e208a32affdad5fb98051b9 100644 (file)
--- a/io_u.c
+++ b/io_u.c
@@ -8,6 +8,7 @@
 #include "fio.h"
 #include "hash.h"
 #include "verify.h"
+#include "trim.h"
 #include "lib/rand.h"
 
 struct io_completion_data {
@@ -29,7 +30,7 @@ static int random_map_free(struct fio_file *f, const unsigned long long block)
 
        dprint(FD_RANDOM, "free: b=%llu, idx=%u, bit=%u\n", block, idx, bit);
 
-       return (f->file_map[idx] & (1 << bit)) == 0;
+       return (f->file_map[idx] & (1UL << bit)) == 0;
 }
 
 /*
@@ -41,20 +42,26 @@ static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        struct fio_file *f = io_u->file;
        unsigned long long block;
        unsigned int blocks, nr_blocks;
+       int busy_check;
 
        block = (io_u->offset - f->file_offset) / (unsigned long long) min_bs;
        nr_blocks = (io_u->buflen + min_bs - 1) / min_bs;
        blocks = 0;
+       busy_check = !(io_u->flags & IO_U_F_BUSY_OK);
 
        while (nr_blocks) {
-               unsigned int this_blocks, mask;
                unsigned int idx, bit;
+               unsigned long mask, this_blocks;
 
                /*
                 * If we have a mixed random workload, we may
                 * encounter blocks we already did IO to.
                 */
-               if ((td->o.ddir_nr == 1) && !random_map_free(f, block))
+               if (!busy_check) {
+                       blocks = nr_blocks;
+                       break;
+               }
+               if ((td->o.ddir_seq_nr == 1) && !random_map_free(f, block))
                        break;
 
                idx = RAND_MAP_IDX(f, block);
@@ -68,9 +75,9 @@ static void mark_random_map(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 
                do {
                        if (this_blocks == BLOCKS_PER_MAP)
-                               mask = -1U;
+                               mask = -1UL;
                        else
-                               mask = ((1U << this_blocks) - 1) << bit;
+                               mask = ((1UL << this_blocks) - 1) << bit;
        
                        if (!(f->file_map[idx] & mask))
                                break;
@@ -97,6 +104,8 @@ static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
        unsigned long long max_blocks;
        unsigned long long max_size;
 
+       assert(ddir_rw(ddir));
+
        /*
         * Hmm, should we make sure that ->io_size <= ->real_file_size?
         */
@@ -117,22 +126,27 @@ static unsigned long long last_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
                               enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 {
-       unsigned long long min_bs = td->o.rw_min_bs;
+       unsigned long long block, min_bs = td->o.rw_min_bs, lastb;
        int i;
 
+       lastb = last_block(td, f, ddir);
+       if (!lastb)
+               return 1;
+
        i = f->last_free_lookup;
-       *b = (i * BLOCKS_PER_MAP);
-       while ((*b) * min_bs < f->real_file_size &&
-               (*b) * min_bs < f->io_size) {
-               if (f->file_map[i] != (unsigned int) -1) {
-                       *b += ffz(f->file_map[i]);
-                       if (*b > last_block(td, f, ddir))
+       block = i * BLOCKS_PER_MAP;
+       while (block * min_bs < f->real_file_size &&
+               block * min_bs < f->io_size) {
+               if (f->file_map[i] != -1UL) {
+                       block += ffz(f->file_map[i]);
+                       if (block > lastb)
                                break;
                        f->last_free_lookup = i;
+                       *b = block;
                        return 0;
                }
 
-               *b += BLOCKS_PER_MAP;
+               block += BLOCKS_PER_MAP;
                i++;
        }
 
@@ -143,31 +157,40 @@ static int get_next_free_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
 static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
                                enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
 {
-       unsigned long long r;
+       unsigned long long r, lastb;
        int loops = 5;
 
+       lastb = last_block(td, f, ddir);
+       if (!lastb)
+               return 1;
+
+       if (f->failed_rands >= 200)
+               goto ffz;
+
        do {
                r = os_random_long(&td->random_state);
                dprint(FD_RANDOM, "off rand %llu\n", r);
-               *b = (last_block(td, f, ddir) - 1)
-                       * (r / ((unsigned long long) OS_RAND_MAX + 1.0));
+               *b = (lastb - 1) * (r / ((unsigned long long) OS_RAND_MAX + 1.0));
 
                /*
                 * if we are not maintaining a random map, we are done.
                 */
                if (!file_randommap(td, f))
-                       return 0;
+                       goto ret_good;
 
                /*
                 * calculate map offset and check if it's free
                 */
                if (random_map_free(f, *b))
-                       return 0;
+                       goto ret_good;
 
                dprint(FD_RANDOM, "get_next_rand_offset: offset %llu busy\n",
                                                                        *b);
        } while (--loops);
 
+       if (!f->failed_rands++)
+               f->last_free_lookup = 0;
+
        /*
         * we get here, if we didn't suceed in looking up a block. generate
         * a random start offset into the filemap, and find the first free
@@ -178,7 +201,7 @@ static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
                f->last_free_lookup = (f->num_maps - 1) *
                                        (r / (OS_RAND_MAX + 1.0));
                if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
-                       return 0;
+                       goto ret;
 
                r = os_random_long(&td->random_state);
        } while (--loops);
@@ -187,7 +210,76 @@ static int get_next_rand_offset(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
         * that didn't work either, try exhaustive search from the start
         */
        f->last_free_lookup = 0;
+ffz:
+       if (!get_next_free_block(td, f, ddir, b))
+               return 0;
+       f->last_free_lookup = 0;
        return get_next_free_block(td, f, ddir, b);
+ret_good:
+       f->failed_rands = 0;
+ret:
+       return 0;
+}
+
+static int get_next_rand_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
+                              enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
+{
+       if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, b)) {
+               dprint(FD_IO, "%s: rand offset failed, last=%llu, size=%llu\n",
+                               f->file_name, f->last_pos, f->real_file_size);
+               return 1;
+       }
+
+       return 0;
+}
+
+static int get_next_seq_block(struct thread_data *td, struct fio_file *f,
+                             enum fio_ddir ddir, unsigned long long *b)
+{
+       assert(ddir_rw(ddir));
+
+       if (f->last_pos < f->real_file_size) {
+               *b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
+               return 0;
+       }
+
+       return 1;
+}
+
+static int get_next_block(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
+                         enum fio_ddir ddir, int rw_seq, unsigned long long *b)
+{
+       struct fio_file *f = io_u->file;
+       int ret;
+
+       assert(ddir_rw(ddir));
+
+       if (rw_seq) {
+               if (td_random(td))
+                       ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
+               else
+                       ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
+       } else {
+               io_u->flags |= IO_U_F_BUSY_OK;
+
+               if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_SEQ) {
+                       ret = get_next_seq_block(td, f, ddir, b);
+                       if (ret)
+                               ret = get_next_rand_block(td, f, ddir, b);
+               } else if (td->o.rw_seq == RW_SEQ_IDENT) {
+                       if (f->last_start != -1ULL)
+                               *b = (f->last_start - f->file_offset)
+                                       / td->o.min_bs[ddir];
+                       else
+                               *b = 0;
+                       ret = 0;
+               } else {
+                       log_err("fio: unknown rw_seq=%d\n", td->o.rw_seq);
+                       ret = 1;
+               }
+       }
+       
+       return ret;
 }
 
 /*
@@ -200,28 +292,18 @@ static int __get_next_offset(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        struct fio_file *f = io_u->file;
        unsigned long long b;
        enum fio_ddir ddir = io_u->ddir;
+       int rw_seq_hit = 0;
 
-       if (td_random(td) && (td->o.ddir_nr && !--td->ddir_nr)) {
-               td->ddir_nr = td->o.ddir_nr;
+       assert(ddir_rw(ddir));
 
-               if (get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b)) {
-                       dprint(FD_IO, "%s: getting rand offset failed\n",
-                               f->file_name);
-                       return 1;
-               }
-       } else {
-               if (f->last_pos >= f->real_file_size) {
-                       if (!td_random(td) ||
-                            get_next_rand_offset(td, f, ddir, &b)) {
-                               dprint(FD_IO, "%s: pos %llu > size %llu\n",
-                                               f->file_name, f->last_pos,
-                                               f->real_file_size);
-                               return 1;
-                       }
-               } else
-                       b = (f->last_pos - f->file_offset) / td->o.min_bs[ddir];
+       if (td->o.ddir_seq_nr && !--td->ddir_seq_nr) {
+               rw_seq_hit = 1;
+               td->ddir_seq_nr = td->o.ddir_seq_nr;
        }
 
+       if (get_next_block(td, io_u, ddir, rw_seq_hit, &b))
+               return 1;
+
        io_u->offset = b * td->o.ba[ddir];
        if (io_u->offset >= f->io_size) {
                dprint(FD_IO, "get_next_offset: offset %llu >= io_size %llu\n",
@@ -256,6 +338,8 @@ static unsigned int __get_next_buflen(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        unsigned int minbs, maxbs;
        long r;
 
+       assert(ddir_rw(ddir));
+
        minbs = td->o.min_bs[ddir];
        maxbs = td->o.max_bs[ddir];
 
@@ -336,6 +420,8 @@ static enum fio_ddir rate_ddir(struct thread_data *td, enum fio_ddir ddir)
        struct timeval t;
        long usec;
 
+       assert(ddir_rw(ddir));
+
        if (td->rate_pending_usleep[ddir] <= 0)
                return ddir;
 
@@ -437,6 +523,17 @@ static enum fio_ddir get_rw_ddir(struct thread_data *td)
        return td->rwmix_ddir;
 }
 
+static void set_rw_ddir(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
+       io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
+
+       if (io_u->ddir == DDIR_WRITE && (td->io_ops->flags & FIO_BARRIER) &&
+           td->o.barrier_blocks &&
+          !(td->io_issues[DDIR_WRITE] % td->o.barrier_blocks) &&
+            td->io_issues[DDIR_WRITE])
+               io_u->flags |= IO_U_F_BARRIER;
+}
+
 void put_file_log(struct thread_data *td, struct fio_file *f)
 {
        int ret = put_file(td, f);
@@ -479,7 +576,7 @@ void requeue_io_u(struct thread_data *td, struct io_u **io_u)
        td_io_u_lock(td);
 
        __io_u->flags |= IO_U_F_FREE;
-       if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && !ddir_sync(__io_u->ddir))
+       if ((__io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT) && ddir_rw(__io_u->ddir))
                td->io_issues[__io_u->ddir]--;
 
        __io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
@@ -496,12 +593,12 @@ static int fill_io_u(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
        if (td->io_ops->flags & FIO_NOIO)
                goto out;
 
-       io_u->ddir = get_rw_ddir(td);
+       set_rw_ddir(td, io_u);
 
        /*
-        * fsync() or fdatasync(), we are done
+        * fsync() or fdatasync() or trim etc, we are done
         */
-       if (ddir_sync(io_u->ddir))
+       if (!ddir_rw(io_u->ddir))
                goto out;
 
        /*
@@ -553,31 +650,31 @@ out:
 
 static void __io_u_mark_map(unsigned int *map, unsigned int nr)
 {
-       int index = 0;
+       int idx = 0;
 
        switch (nr) {
        default:
-               index = 6;
+               idx = 6;
                break;
        case 33 ... 64:
-               index = 5;
+               idx = 5;
                break;
        case 17 ... 32:
-               index = 4;
+               idx = 4;
                break;
        case 9 ... 16:
-               index = 3;
+               idx = 3;
                break;
        case 5 ... 8:
-               index = 2;
+               idx = 2;
                break;
        case 1 ... 4:
-               index = 1;
+               idx = 1;
        case 0:
                break;
        }
 
-       map[index]++;
+       map[idx]++;
 }
 
 void io_u_mark_submit(struct thread_data *td, unsigned int nr)
@@ -594,117 +691,117 @@ void io_u_mark_complete(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 
 void io_u_mark_depth(struct thread_data *td, unsigned int nr)
 {
-       int index = 0;
+       int idx = 0;
 
        switch (td->cur_depth) {
        default:
-               index = 6;
+               idx = 6;
                break;
        case 32 ... 63:
-               index = 5;
+               idx = 5;
                break;
        case 16 ... 31:
-               index = 4;
+               idx = 4;
                break;
        case 8 ... 15:
-               index = 3;
+               idx = 3;
                break;
        case 4 ... 7:
-               index = 2;
+               idx = 2;
                break;
        case 2 ... 3:
-               index = 1;
+               idx = 1;
        case 1:
                break;
        }
 
-       td->ts.io_u_map[index] += nr;
+       td->ts.io_u_map[idx] += nr;
 }
 
 static void io_u_mark_lat_usec(struct thread_data *td, unsigned long usec)
 {
-       int index = 0;
+       int idx = 0;
 
        assert(usec < 1000);
 
        switch (usec) {
        case 750 ... 999:
-               index = 9;
+               idx = 9;
                break;
        case 500 ... 749:
-               index = 8;
+               idx = 8;
                break;
        case 250 ... 499:
-               index = 7;
+               idx = 7;
                break;
        case 100 ... 249:
-               index = 6;
+               idx = 6;
                break;
        case 50 ... 99:
-               index = 5;
+               idx = 5;
                break;
        case 20 ... 49:
-               index = 4;
+               idx = 4;
                break;
        case 10 ... 19:
-               index = 3;
+               idx = 3;
                break;
        case 4 ... 9:
-               index = 2;
+               idx = 2;
                break;
        case 2 ... 3:
-               index = 1;
+               idx = 1;
        case 0 ... 1:
                break;
        }
 
-       assert(index < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
-       td->ts.io_u_lat_u[index]++;
+       assert(idx < FIO_IO_U_LAT_U_NR);
+       td->ts.io_u_lat_u[idx]++;
 }
 
 static void io_u_mark_lat_msec(struct thread_data *td, unsigned long msec)
 {
-       int index = 0;
+       int idx = 0;
 
        switch (msec) {
        default:
-               index = 11;
+               idx = 11;
                break;
        case 1000 ... 1999:
-               index = 10;
+               idx = 10;
                break;
        case 750 ... 999:
-               index = 9;
+               idx = 9;
                break;
        case 500 ... 749:
-               index = 8;
+               idx = 8;
                break;
        case 250 ... 499:
-               index = 7;
+               idx = 7;
                break;
        case 100 ... 249:
-               index = 6;
+               idx = 6;
                break;
        case 50 ... 99:
-               index = 5;
+               idx = 5;
                break;
        case 20 ... 49:
-               index = 4;
+               idx = 4;
                break;
        case 10 ... 19:
-               index = 3;
+               idx = 3;
                break;
        case 4 ... 9:
-               index = 2;
+               idx = 2;
                break;
        case 2 ... 3:
-               index = 1;
+               idx = 1;
        case 0 ... 1:
                break;
        }
 
-       assert(index < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
-       td->ts.io_u_lat_m[index]++;
+       assert(idx < FIO_IO_U_LAT_M_NR);
+       td->ts.io_u_lat_m[idx]++;
 }
 
 static void io_u_mark_latency(struct thread_data *td, unsigned long usec)
@@ -899,6 +996,7 @@ again:
        if (io_u) {
                assert(io_u->flags & IO_U_F_FREE);
                io_u->flags &= ~(IO_U_F_FREE | IO_U_F_FREE_DEF);
+               io_u->flags &= ~(IO_U_F_TRIMMED | IO_U_F_BARRIER);
 
                io_u->error = 0;
                flist_del(&io_u->list);
@@ -918,21 +1016,31 @@ again:
        return io_u;
 }
 
-/*
- * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
- * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
- */
-struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
+static int check_get_trim(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
-       struct fio_file *f;
-       struct io_u *io_u;
+       if (td->o.trim_backlog && td->trim_entries) {
+               int get_trim = 0;
 
-       io_u = __get_io_u(td);
-       if (!io_u) {
-               dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
-               return NULL;
+               if (td->trim_batch) {
+                       td->trim_batch--;
+                       get_trim = 1;
+               } else if (!(td->io_hist_len % td->o.trim_backlog) &&
+                        td->last_ddir != DDIR_READ) {
+                       td->trim_batch = td->o.trim_batch;
+                       if (!td->trim_batch)
+                               td->trim_batch = td->o.trim_backlog;
+                       get_trim = 1;
+               }
+
+               if (get_trim && !get_next_trim(td, io_u))
+                       return 1;
        }
 
+       return 0;
+}
+
+static int check_get_verify(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
+{
        if (td->o.verify_backlog && td->io_hist_len) {
                int get_verify = 0;
 
@@ -948,9 +1056,32 @@ struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
                }
 
                if (get_verify && !get_next_verify(td, io_u))
-                       goto out;
+                       return 1;
        }
 
+       return 0;
+}
+
+/*
+ * Return an io_u to be processed. Gets a buflen and offset, sets direction,
+ * etc. The returned io_u is fully ready to be prepped and submitted.
+ */
+struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
+{
+       struct fio_file *f;
+       struct io_u *io_u;
+
+       io_u = __get_io_u(td);
+       if (!io_u) {
+               dprint(FD_IO, "__get_io_u failed\n");
+               return NULL;
+       }
+
+       if (check_get_verify(td, io_u))
+               goto out;
+       if (check_get_trim(td, io_u))
+               goto out;
+
        /*
         * from a requeue, io_u already setup
         */
@@ -971,12 +1102,13 @@ struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
        f = io_u->file;
        assert(fio_file_open(f));
 
-       if (!ddir_sync(io_u->ddir)) {
+       if (ddir_rw(io_u->ddir)) {
                if (!io_u->buflen && !(td->io_ops->flags & FIO_NOIO)) {
                        dprint(FD_IO, "get_io_u: zero buflen on %p\n", io_u);
                        goto err_put;
                }
 
+               f->last_start = io_u->offset;
                f->last_pos = io_u->offset + io_u->buflen;
 
                if (td->o.verify != VERIFY_NONE && io_u->ddir == DDIR_WRITE)
@@ -999,6 +1131,7 @@ struct io_u *get_io_u(struct thread_data *td)
        io_u->xfer_buflen = io_u->buflen;
 
 out:
+       assert(io_u->file);
        if (!td_io_prep(td, io_u)) {
                if (!td->o.disable_slat)
                        fio_gettime(&io_u->start_time, NULL);
@@ -1012,7 +1145,10 @@ err_put:
 
 void io_u_log_error(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 {
-       const char *msg[] = { "read", "write", "sync" };
+       const char *msg[] = { "read", "write", "sync", "datasync",
+                               "sync_file_range", "wait", "trim" };
+
+
 
        log_err("fio: io_u error");
 
@@ -1042,7 +1178,7 @@ static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
 
        td_io_u_lock(td);
        assert(io_u->flags & IO_U_F_FLIGHT);
-       io_u->flags &= ~IO_U_F_FLIGHT;
+       io_u->flags &= ~(IO_U_F_FLIGHT | IO_U_F_BUSY_OK);
        td_io_u_unlock(td);
 
        if (ddir_sync(io_u->ddir)) {
@@ -1058,7 +1194,7 @@ static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
        td->last_was_sync = 0;
        td->last_ddir = io_u->ddir;
 
-       if (!io_u->error) {
+       if (!io_u->error && ddir_rw(io_u->ddir)) {
                unsigned int bytes = io_u->buflen - io_u->resid;
                const enum fio_ddir idx = io_u->ddir;
                const enum fio_ddir odx = io_u->ddir ^ 1;
@@ -1124,7 +1260,7 @@ static void io_completed(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
                        if (ret && !icd->error)
                                icd->error = ret;
                }
-       } else {
+       } else if (io_u->error) {
                icd->error = io_u->error;
                io_u_log_error(td, io_u);
        }
@@ -1253,6 +1389,8 @@ void io_u_queued(struct thread_data *td, struct io_u *io_u)
 void io_u_fill_buffer(struct thread_data *td, struct io_u *io_u,
                      unsigned int max_bs)
 {
+       io_u->buf_filled_len = 0;
+
        if (!td->o.zero_buffers)
                fill_random_buf(io_u->buf, max_bs);
        else